Полная версия

Главная arrow География arrow Гидрогеоэкология городов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ЕСТЕСТВЕННО-ИСТОРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ — ОСНОВА ЭКОЛОГО-ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Общие положения

Естественно-исторический анализ включает ряд приемов, среди которых наиболее значимы: а) использование натурных данных; б) оценка граничных условий между подземными водами естественного и техногенного формирования; в) определение строения техногенной гидродинамической области в условиях регионального и локального загрязнения подземных вод; г) разграничение подземных вод по составу и качеству на формирующиеся естественным и техногенным путем.

Наиболее существенное влияние на формирование подземных вод и изменение их химического состава и качества оказывают гид- рогеодинамические факторы, к которым относятся фильтрационный поток, скорость фильтрации, длина пути фильтрации и вертикальные перетоки. Первый фактор — главный, регионального распространения; три других — частные, проявляющиеся на фоне фильтрационного потока.

В направлении движения подземных вод за счет процессов мас- сообмена в системе «подземная вода — порода» увеличиваются концентрация отдельных компонентов и минерализация в целом.

Различие в суммарной минерализации и концентрации компонентов в подземных водах при близких скоростях фильтрации в двух точках водоносного комплекса, расположенных по направлению движения подземных вод, формируется в условиях:

где v — скорость фильтрации воды; х — длина пути фильтрации; t — время фильтрации и протекания процесса.

Тогда

где С — концентрация веществ в воде.

Различие в скоростях фильтрации подземных вод разных участков водоносного комплекса в пределах отдельного бассейна подземного стока сказывается на химическом составе вод вследствие возникновения различий в соотношении между скоростями фильтрации и временем протекания процессов. Это в общем виде укладывается в следующую схему:

В этом случае

Сложные взаимоотношения между скоростями фильтрации и длинами путей фильтрации носят разнообразный характер. Помимо рассмотренных выше вариантов влияния гидрогеодинамических факторов на концентрации компонентов в подземных водах, можно ориентироваться и на другие.

Вертикальные перетоки, приуроченные к зонам тектонических разломов, прадолинам и др., вызывают формирование в верхней части подземной гидросферы среди пресных и слабоминерализованных подземных вод гидрогеохимических аномалий, часто характеризующихся водами, непригодными для хозяйственно-питьевых нужд. Аномалии обусловлены смешением пресных вод зоны интенсивного водообмена с солеными глубокими водами и магматоген- ными компонентами. Смешение с солеными глубокими водами свойственно платформенным условиям. Минерализация формирующихся в пределах аномалий вод доходит до десятков граммов на 1 дм3 при хлоридном натриевом составе. Смешение с магматогенными компонентами осуществляется по тектоническим нарушениям, достигающим магматических очагов. Магматогенные компоненты представлены газами (углекислым, азотным и др.), соляной и другими кислотами, серой, многими микрокомпонентами (мышьяком, стронцием, бромом, литием и пр.). Часто концентрация магмато- генных компонентов достигает значительных величин, что способствует формированию минерализованных вод. Поступление по зонам тектонических нарушений повышенных концентраций углекислоты усиливает процесс углекислотного выщелачивания пород. В таких случаях минерализация подземных вод верхней гидродинамической зоны может достигать 10 г/дм3 и более при гидрокарбонатно-хло- ридном или хлоридно-гидрокарбонатном составе.

Типизация природных (фоновых) подземных вод по условиям формирования требует изучения по каждому генетическому типу источников компонентов подземных вод, факторов, обусловливающих деятельное состояние источников и физико-химических процессов в миграционных системах «подземная вода — вмещающая (окружающая) среда». Исследование источников компонентного состава подземных вод связано в значительной степени с исследованием пород, требующим разработки их классификации с позиций физикохимического взаимодействия с подземными водами.

Схематизация подземных вод по химическому составу требует комплексного подхода. Основой схематизации является гидрогеохимическая модель, в которую объединяются подземные воды с общностью химического состава, факторов и процессов формирования. Сформированные в длительное геологическое время природные гидрогеохимические модели строго ограничены пространственно, содержат фоновые (природные) характеристики. Каждой модели свойственны закономерные, в строгих количественных диапазонах изменения природных характеристик, возникающие под влиянием конкретных видов техногенной нагрузки.

Границы гидрогеохимической модели определяются: литологоминеральным и химическим составом пород; геохимическими свойствами компонентов и их соединений; региональными гидродинамическими условиями; рельефом. Структурно-тектонические и климатические факторы влияют на особенности состава подземных вод на обширных территориях, которые включают несколько гидрогеохимических моделей, обусловленных разнообразием состава пород.

Из генетической характеристики гидрогеохимической модели выводятся строго обоснованные, свойственные каждой модели параметры прикладного значения (например, качества подземных вод, используемых для водоснабжения, и др.) Каждой гидрогеохимической модели естественного формирования присущи жесткие критерии по минерализации и компонентному составу подземных вод, обусловливающих фоновое их состояние. Отклонения от фона — результат влияния на подземные воды техногенеза.

Общая систематика наиболее значимых гидрогеохимических моделей в пределах верхней гидродинамической зоны Земли обоснована геолого-географическими признаками.

Главные признаки систематики моделей: структурно-тектонические, климатические, геоморфологические, гидрогеологические. Они используются в определенном сочетании и соподчинении.

На основе структурно-тектонических признаков выделяют подземные воды платформенных областей, горно-складчатых областей и кристаллических массивов. Для платформенных областей по условиям залегания подземных вод и геофильтрационным обстановкам их целесообразно подразделять на воды верхней гидродинамической зоны и воды затрудненного водообмена. Подземные воды верхней гидродинамической зоны систематизируются на основе климатических признаков на подземные воды платформенных областей с гумидным и аридным климатом, учитывается также наличие мерзлотных условий.

В итоге в пределах верхней части подземной гидросферы выделяется незначительное число генетических гидрогеохимических моделей, соответствующих гидрогеохимическим типам наиболее значимого характера: 1) подземные воды платформенных областей с гумидным климатом вне мерзлотных условий; 2) подземные воды платформенных областей с гумидным климатом в условиях мерзлоты; 3) подземные воды платформенных областей с аридным климатом.

Соответствие химического состава и качества подземных вод природным условиям рассматриваемой территории указывает на естественное их формирование. Несоответствие химического состава и качества подземных вод природным факторам указывает на их формирование под воздействием техногенных условий.

Установление границы распространения подземных вод техногенного формирования основывается на сравнении величин концентраций компонентов химического состава вод, а также величин уровней вод, глубин их залегания и других показателей в исследуемый период (т.е. период воздействия на воды техногенной нагрузки с величинами, существовавшими до возникновения техногенной нагрузки, т.е. период естественного формирования вод).

Граница проводится по нулевому результату сравнения, например:

Структура техногенной области в случае регионального и локального загрязнений характеризуется существенной гидрогеохимической неоднородностью. Резко выраженная неоднородность в распространении показателей техногенного влияния на подземные воды свойственна участкам смешения их со стоками. Такие участки выделяются в пределах общей техногенной области как внутренние техногенные подобласти.

Внешняя техногенная подобласть представляет собой участки растекания сформировавшихся во внутренней области смесей. Химический состав вод внешней подобласти изменяется в направлении приближения к составу подземных вод естественного формирования. Уровенная поверхность изменяется в направлении приближения к уровенной поверхности вод естественного формирования.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>